Immunmoduleringspotentiale af probiotika: En ny strategi til forbedring af husdyrs sundhed, immunitet og produktivitet Del 1

Abstrakt:

I løbet af det seneste årti er brugen af ​​probiotika som fodertilskud i animalsk produktion steget betydeligt på grund af forbuddet mod antibiotika vækstfremmere i husdyr. Denne gennemgang giver et overblik over den nuværende situation, begrænsninger og udsigter for probiotiske formuleringer anvendt på husdyr. For nylig er brugen af ​​probiotika i husdyr blevet foreslået at forbedre deres sundhed, immunitet, vækstpræstation, ernæringsmæssig fordøjelighed og tarmens mikrobielle balance væsentligt.

Ydermere blev det rapporteret, at brugen af ​​probiotika hos dyr hjalp med at udligne deres gavnlige mikrobielle population og mikrobielle omsætning ved at stimulere værtens immunrespons gennem specifikke sekretioner og konkurrerende udelukkelse af potentielt patogene bakterier i fordøjelseskanalen. På det seneste har der været stor interesse for forståelsen af ​​probiotikamålrettet kost og dens evne til at konkurrere med skadelige mikrober og erhverve deres nicher.

Derfor undersøger denne gennemgang de mest almindeligt anvendte probiotiske formuleringer i husdyrfoder og deres effekt på dyresundheden. Sammenfattende giver denne artikel dybdegående viden om formuleringen af ​​probiotika som et skridt mod et bedre alternativ til sunde antibiotika-vækststrategier.

Nyttige mikroorganismer refererer til mikroorganismer, der lever i den menneskelige krop og er gavnlige for menneskers sundhed, såsom mælkesyrebakterier, bifidobakterier osv. De kan regulere balancen i tarmfloraen, opretholde tarmsundheden, fremme fordøjelsen og optagelsen af ​​fødevarer og spille en rolle i at forbedre immuniteten. vigtig rolle.

Immunitet refererer til den menneskelige krops evne til at modstå invasionen af ​​fremmede patogener, og immunsystemet er en vigtig del af at sikre immunitetens normale funktion. Der er en tæt sammenhæng mellem tarmflora og immunitet. I tarmen kan gavnlige mikrober forbedre immuniteten på en række forskellige måder, såsom:

1. Gavnlige mikroorganismer kan hæmme væksten af ​​patogene bakterier, reducere invasionen af ​​menneskekroppen og dermed beskytte immunsystemet.

2. Gavnlige mikroorganismer kan stimulere immunsystemets respons, forbedre evnen til at genkende og angribe patogene bakterier og styrke immuniteten.

3. Gavnlige mikroorganismer kan fremme væksten af ​​tarmslimhindeceller, forbedre tarmbarrierefunktionen, forhindre skadelige stoffer i at trænge ind i blodcirkulationen og reducere belastningen af ​​immunsystemet.

Derfor kan opretholdelse af en balance mellem gavnlige mikrobielle populationer i tarmen hjælpe med at forbedre immuniteten og reducere forekomsten af ​​sygdom. Samtidig kan folk fremme væksten af ​​gavnlige mikroorganismer gennem kosttilpasning og passende tilskud af probiotika for at opnå formålet med at forbedre immuniteten. Fra dette synspunkt er vi nødt til at forbedre vores immunitet. Cistanche kan forbedre immuniteten betydeligt. Kødaske indeholder en række biologisk aktive ingredienser, såsom polysaccharider, to svampe og Huangli osv. Disse ingredienser kan stimulere immunsystemet. Forskellige typer celler øger deres immunaktivitet.

Klik på sundhedsmæssige fordele ved cistanche

Nøgleord:

antimikrobielle; husdyr; sund vækststrategi; probiotika; immunregulerende virkninger af probiotika.

1. Introduktion

Antimikrobiel resistens repræsenterer et globalt sundhedsproblem, der bidrager til titusindvis af dødsfald om året. Desuden stiger den globale efterspørgsel efter forbrug af kød og mejeriprodukter med en hurtig og hidtil uset hastighed [1]. For at opfylde denne efterspørgsel skifter mange lande til intensive husdyrproduktionssystemer, der bruger antimikrobielle (AM) lægemidler til at holde dyrene sunde og øge deres udvikling og produktivitet [2,3].

For eksempel beskriver Van Boekel et al. (2015) fandt, at mellem 2010 og 2030 steg det globale forbrug af AM-midler til husdyrindustrien med 67 procent, mens stigningen i AM-middelforbruget på den anden side i BRICS-landene (Brasilien, Rusland, Indien, Kina, Sydafrika) vil være 67 procent. Desuden var Danmark den førende nation til at indberette data om autoriseret fremstilling/salg af antimikrobielle stoffer i 1996 under navnet Danish Integrated Additive Manufacturing Resistance Monitoring and Research Program (DANMAP). I 2011 offentliggjorde European Medicines Agency Surveillance of Veterinary Consumption Group (ESVAC) den første rapport om veterinær AM-salg i otte lande (Tjekkiet, Danmark, Finland, Frankrig, Holland, Norge, Sverige, Storbritannien) siden 2005. Den seneste 2017 rapport giver et overblik over AM-salg på tværs af alle EU-lande.

Desuden begyndte de nordamerikanske lande og Canada at indsamle salgsdata til AM-resistensovervågning i 2008 til Canadian Comprehensive Program (CIPARS), som rapporterer AM-resistens og AM-brug. I Asien var Japan det første land, der lancerede Japan Veterinary AM Monitoring System (JVARM) for at rapportere AM-middelbrug [4]. Derudover var aktuelle globale tendenser i brugen af ​​AM-midler i husdyrfoder repræsenteret i figur 1. Derfor har etableringen af ​​et AM-frit fodringssystem ved brug af probiotika været påkrævet for sikker og sund husdyrproduktion.

De mest almindeligt anvendte probiotika i husdyr er stammerne af mælkesyrebakterier (LAB) og Bifidobacterium [5]. Derudover betragtes mave-tarmkanalen (GI) infektioner hos husdyr som et stort globalt problem med en negativ økonomisk indvirkning på husdyrbrugere [6]. I denne forbindelse har sandsynligheden for at bruge fodertilskud til at opnå sundere dyr, velfærd og udbytte ved at manipulere tarmmikrobiotaen fået stor opmærksomhed i løbet af de sidste 30 år. Antibiotika er blevet anvendt bredt for at forebygge og behandle GI-infektion hos husdyr; dog er den tilfældige brug af antibiotika i husdyr ansvarlige for udviklingen af ​​antibiotikaresistens, som har en langvarig effekt på menneskekroppen, samt ødelæggelsen af ​​tarmmikrofloraen [7-9]. Probiotika kan bruges som en potentiel alternativ terapi til behandling af mave-tarmkanalens lidelser og til at forbedre værtens endogene immunfunktion (figur 1).

Talrige probiotika kan bruges til at forbedre præstationerne for drøvtyggere og svin (tabel 1-3). Talrige undersøgelser har vist, at probiotika kan udøve en AM-effekt mod patogener og forbedre dyresundhed såvel som produktivitet [10,11]. Tidligere etablerede vores gruppe en porcin intestinal epitelcellelinje (PIE) og demonstrerede, at PIE-celler er et nyttigt in vitro-værktøj til udvælgelse af immunmodulerende LAB (immunobiotisk LAB). Ydermere har vores gruppe vist, at in vitro og in vivo immunobiotiske LAB er et godt alternativ til at forbedre resistens mod GI patogener hos svineværten.

Derudover har vores laboratorium vist, at det probiotiske Lactobacillus med immunregulerende funktioner med fordel kan modulere immunresponset i tarmen ved at kontrollere funktionerne af PIE-celler (tabel 2 og 3) [10-15]. Dette står i kontrast til tidligere undersøgelser, der anbefaler modulering af tarmmikrobiota og pattegriseimmunitet via passende probiotiske stammer, hvilket vil føre til bedre vækstpræstation. Derfor er det nødvendigt at etablere et ikke-giftigt fodersystem og et fødevaresikkerhedssystem for at sikre en sikker og sund produktion af husdyrhold.

En nylig undersøgelse antydede, at den probiotika-supplementerede diæt signifikant forbedrede sundhedsstatus, vækstpræstation og tarmmorfologi hos grise [16]. Tilsvarende blev det foreslået, at den probiotiske diæt med flere arter har et fremragende potentiale til at understøtte grises vækstpræstation og sundhedsstatus via modulering af tarmmikrobiota [17].

Derfor bringer denne gennemgang et resumé af nyere videnskabelige litteratur, såvel som dens implikationer med hensyn til dyresundhed og produktivitet af de vigtigste arter af husdyr, såsom svin, kvæg, geder og får. Denne gennemgang undersøger også virkningsmekanismen for immunmodulering af probiotisk LAB i tarmepitelceller (IEC'er) i in vitro-dyremodeller.

2. Globale tendenser for antimikrobielle anvendelser i husdyr

Den voksende globale efterspørgsel efter animalsk proteinforbrug lægger et stigende pres på bakterier for at udvikle AM-resistens. Det blev for nylig rapporteret, at det gennemsnitlige årlige globale forbrug pr. kilogram anvendte animalske AM-midler lå inden for intervallet 45 mg og 172 mg hos henholdsvis kvæg og svin [63]. Derudover er det blevet anslået, at det globale AM-forbrug vil stige med 67 procent (fra 63.151 tons til 105.596 tons) mellem henholdsvis 2010 og 2030 (figur 1).

Mellem 2010 og 2030 har de hastigt stigende tendenser for forbrug af husdyr lagt pres på at ændre produktionspraksis i udviklingslande, hvor omfattende agribusiness-systemer vil blive erstattet af omfattende landbrugsprocedurer [4]. For BRICS-lande vil AM-forbrugstendenserne stige med 99 procent, hvilket er højere end den forventede vækst i borgerindkomsten i disse nationer.

I Indien, for eksempel, vil forbrugsandelen af ​​AM-midler (30 kg pr. kvadratkilometer) sandsynligvis stige til 312 procent i 2030. Mærkeligt nok blev næsten 70 procent af AM-midler, der anses for medicinsk vigtige for menneskers sundhed af FDA, brugt i husdyr i USA, hvilket i sidste ende truer menneskers sundhed og dyrevelfærd [64]. Derfor har mange lande, såsom EU og Japan, forbudt brugen af ​​AM-midler som vækstfremmere. Derudover planlægger andre lande, herunder Kina og USA, at forbyde tilsætning af antibiotika til dyrefoder, og forskning vil fokusere på vækstfremmere, der ikke påvirker menneskers sundhed [65].

En potentiel alternativ løsning på disse problemer er tilsætningen af ​​naturligt afledte kosttilsætningsstoffer, såsom probiotika, der har forbedrede effekter på husdyrs sundhed og produktivitet (tabel 1-3). Nyere forskning med probiotisk LAB i husdyr antydede, at LAB kunne bruges som en alternativ strategi til antibiotiske vækstfremmere [11,18,32,59-62].

3. Anvendelse af probiotika i in vivo undersøgelser til svineproduktion

De mikroorganismer, der oftest anvendes som probiotika hos grise, er vist i tabel 1 og 2. Slægten Lactobacillus kan betragtes som en af ​​de mest fremtrædende komponenter i værtens tarm. Desuden er der hidtil ikke blevet udarbejdet en sådan rapport om sikkerhedsforanstaltninger i forbindelse med brugen af ​​Lactobacillus hos svin. Hos opvoksende slagtesvin har tilskud af probiotika vist gavnlige effekter på foderoptagelsen sideløbende med dyrets gennemsnitsvægt.

Desuden reducerede tilsætningen af ​​probiotika signifikant aktiviteten af ​​blodkomplement, mens der ikke er observeret ændringer i antistofniveauer, makrofager og leukocytaktiviteter [18,19]. På den anden side kan den probiotiske behandling medvirke til at forbedre vækstpræstationen, kvaliteten og produktiviteten hos husdyr [11,20,21] (tabel 3).

Oralt tilskud af probiotika til nyfødte ændrer tidlige slimhinde-associerede koloniseringsmønstre hos præmature pattegrise og reducerer dermed slimhindeatrofi og tarmdysfunktion, herunder diarré, som er en af ​​de mest alvorlige mave-tarmlidelser, der forstyrrer for tidligt fødte pattegrise [22,23]. Desuden er smågrise meget modtagelige for kolonisering af tarmen af ​​patogene mikroorganismer, der forårsager væksthæmning og diarré, fra fødsel til efter fravænning. Derfor foreslås probiotika i hele denne periode, og mange undersøgelser har vist effektiviteten af ​​sådanne produkter [11].

Det blev foreslået, at tilskud af probiotika (L. reuteri, B. subtillis og B. licheniformis) af grise efter fravænning forbedrer dyrenes ydeevne [24]. Det blev konkluderet, at det probiotiske tilskud hjalp med at fremme en sund tarm ved at forbedre fordøjeligheden af ​​næringsstoffet, reducere den fækale Salmonella samt indholdet af E. coli, forbedre serum-IgG-niveauet og sandsynligvis også modstandsdygtigheden over for lokal infektion.

Det blev også rapporteret, at kosttilskud med 0,1 procent (1,5 × 109 CFU/g) probiotika (B. coagulans, B. licheniformis, B. subtilis og C. butyricum) kan forbedre vækstpræstationer, næringsstoffordøjelighed , blodprofiler, og det kan modulere koncentrationerne af Lactobacillus og E. coli og mindske emission af fækal skadelig gas hos fravænnede grise [66].

Kantas et al. (2015) rapporterede, at B. toyonensis forbedrede sundheden såvel som vækstpræstationer og kunne beskytte mod enteriske patogener hos smågrise efter fravænning [25]. Multi-stamme probiotika i 0,1 procent koncentration kan bruges som et alternativ til en vækstfremmende strategi [26]. Det probiotiske LAB demonstrerede fremragende evne til at reducere patogenmikrobens tarmkolonisering, såvel som spændende lokalt immunrespons og forbedre tarmarkitekturen [27,67] hos smågrise. På den anden side kan oprindelsen af ​​probiotiske stammer, øget dosis af probiotika i forskellig opdræt, pattegrisens alder og fodersystem give kontrasterende resultater med de samme probiotiske stammer [68].

Resultaterne af Masumizu et al. (2019) foreslår, at L. salivarius FFIG131 og L. salivarius FFIG71 kan blive brugt som immunobiotiske kandidater til udvikling af nyt immunologisk foder i fremtiden, hvilket igen forbedrer løn til oplysende immunsundhedsstatus hos svineværten [29]. B. subtilis PB6-fodring hos fravænnede grise øgede fodereffektiviteten og øgede immuniteten, sammen med reduktion af fækal ammoniak og diarré [30].

In vivo-undersøgelsen af ​​Islam et al. (2021) afslørede, at immunobiotisk fodring resulterede i betydelige positive sundhedsmæssige fordele ved brug af rack-syltet juice fermenteret med L. plantarum N14 hos grise, og dermed øget foderoptagelse, effektivitet og slagtekropkvalitet [31].

Derudover har en anden undersøgelse af Suda et al. (2021) foreslog, at det immunbiotiske L. delbrueckii subsp. Delbrueckii TUA4408L okarafoder forbedrede vækstpræstationer og kødkvalitet hos smågrise væsentligt [32]. Tian et al. (2021) undersøgte indflydelsen af ​​en diæt suppleret med L. reuteri 1 (LR1) eller antibiotika (olaquindox og aureomycin) på longissimus thoracic (LT) og konkluderede, at probiotikaet kunne forbedre sundhedstilstanden og slagtekroppens kvalitet hos behandlede grise sammenlignet med kontrolgruppen [33]. Kosttilskud med probiotika B. subtilis PB6 forbedrede vækstpræstation og immunitet sammen med sænkning af ammoniakemissioner og diarréforekomst [30].

Ydermere øgede den L. plantarum-supplementerede diæt væsentligt vækstpræstationer, hvilket øgede Lactobacillus fækale indhold og reducerede E. coli-tal hos fravænnede grise [34,69].

4. Anvendelse af probiotika i in vivo undersøgelser til produktion af drøvtyggere

Probiotika til modne drøvtyggere er primært blevet valgt til at målrette vomrummet, som ville være det primære sted for foderfordøjelse [70]. En bred vifte af strengt anaerobe bakterier, ciliatprotozoer, anaerobe svampe og arkæer udgør det vommikrobielle økosystem, som er ansvarligt for nedbrydningen og fermenteringen af ​​70-75 procent af fødevarekomponenterne [71,72]. Levende gær (Saccharomyces) formuleringer er langt de mest almindeligt markedsførte produkter til drøvtyggere [73,74]. Levende gær har vist sig at øge ydeevnen hos drøvtyggere fra mejeriprodukter ved at forbedre deres immunitet [75].

Daglig levende gærtilskud har også vist sig at øge vækstmålinger (såsom gennemsnitlig daglig vægtøgning, slutvægt og fødeindtagelse) hos kødkvæg [39,76]. De fleste af disse effekter har været forbundet med at øge den samlede koncentration af dyrkbar ruminal mikrobiel population, hvilket fører til øget aktivitet af cellulolytisk mikroorganismevækst og øget fiberfordøjelighed. Talrige tidligere undersøgelser indikerede, at probiotika hos drøvtyggere øgede deres ydeevne [77,78], selvom nogle undersøgelser [79] fandt små eller ingen ændringer.

Ydermere antydede en nylig undersøgelse, at symbiotisk tilskud af et gærafledt præbiotikum og en B. subtilis signifikant forbedrede sundhedsforholdene og den overordnede produktivitet i løbet af foderpladsmodtagelsesperioden [80]. Derudover blev det påvist, at tilskud af probiotiske gærprodukter forbedrede kvægets inflammatoriske respons på disse diæter. Som konklusion kan de overordnede fordele ved Saccharomyces-baserede produkter på dyrs ydeevne være forbundet med forbedret kvægsundhed og øget næringsstoffordøjelighed [81].

Probiotikaet blev givet til kalve gennem deres første levemåned, og det forbedrede deres tarmmikrobiota og vækstydeevne samt nogle biometriske parametre [41]. Derfor foreslås en høj mængde sammensatte probiotika for at fremme vomudviklingen og sundhedsstatus hos holsteinkalve [82]. Det er blevet rapporteret, at probiotika indeholdende Bacillus-sporer og -nukleotider ikke havde nogen synergistisk indvirkning på kalvenes udvikling, velfærd eller fækale bakterier; dog reducerer nukleotidtilskud niveauet af Lactobacillus fæces [83].

Lam, der modtog probiotika i fodring efter fravænning, så ud til at udvise bedre præstationer med hensyn til foderomsætningsforhold, vækstpræstationer og næringsstoffordøjelighed [44]. Probiotika administreret oralt til malkekøer udviste en systemisk effekt på genekspression, herunder gener involveret i immunitet og homeostase [45]. Zhang et al. (2016) havde til formål at udvikle en diæt beriget med L. plantarum og B. subtilis på Holsteins kalve, og den udviklede diæt med L. plantarum forbedrede vækstpræstationer og næringsstoffordøjelighed og lettede fravænningsstress hos kalve [43].

I tilfælde af bøffelkalve øgede tilskuddet med L. acidophilus kropsvægtøgning og fodereffektivitet [46,84]. Undersøgelsen tyder på, at fermenteret mælk indeholdende LAB kan være gavnligt for unge kalve på grund af dets positive virkninger på sundhed og vækst [46,84]. Ruminococcus flavefaciens tilskud i foder øgede produktionsydelsen hos får [48]. Det er også blevet anført af Izadi et al. (2020), at de probiotiske B. koagulanter kan bruges som en forbedringsfaktor til at øge kvaliteten af ​​mælk og mejeriprodukter [79,85].

For more information:1950477648nn@gmail.com